在寻找“潜在宜居”的太阳系外行星时,科学家主要关注的事情之一是恒星的活动。
尽管像我们的太阳——G型(G2V)黄矮星这样的恒星被认为是稳定的,但其他类型的恒星是可变的,容易发生耀斑爆发——尤其是m型红矮星。
即使一颗恒星有多颗行星在其宜居带内运行,但周期性耀斑的趋势可能会使这些行星完全不适合居住。
根据一项新的研究,像太阳这样的恒星也可能并不像之前认为的那样稳定。在观测恒星EK Draconis时,国际天文学家们目睹了一场巨大的日冕物质抛射,这让我们在太阳系中所见过的任何东西都相形见绌。EK Draconis是一颗G1.5V的黄矮星,位于110.71光年之外(在天龙座的边界内)。
这些观察结果表明,这些喷射会随着时间的推移而越发剧烈,这可能是对地球上生命的一个可怕的警告。
该研究由京都大学研究员、日本国家天文台(NAOJ)、日本国家太阳天文台(NSO)共同主持,发表在12月9日出版的《自然天文学》杂志上。
来自加州大学博尔德大学大气和空间物理实验室(LASP)、西春岛天文台(NHAO)、东京理工学院、人类生存能力高级综合研究研究生院和多所大学的研究人员也加入了他的行列。
他们的研究探索了一种被称为 “日冕物质抛射”(CME)的恒星现象,也就是太阳风暴。这些射出现象经常发生在我们的太阳上,常常伴随着恒星耀斑(或突然而明亮的辐射爆发)。
当它们发生时,日冕物质抛射将极热的带电粒子云(即等离子体)以极高的速度送入太空。虽然地球受到其行星磁场的保护,免受带电粒子的影响,但日冕物质抛射如果迎面撞击地球,可能会造成重大破坏。
这种情况下,轨道上的宇航员将暴露在致命的辐射水平下,人造卫星将瘫痪,地球上的基础设施(如电网)将被摧毁。
人类经历了几次强大的地磁暴,其中最著名的例子是1859年的卡灵顿事件。在地球历史上发生过几次这样的事件,通常相隔几千年。
在研究EK draaconis时,研究小组观察到的证据表明,随着时间的推移,类太阳恒星的超级耀斑可能会变得更糟。合著者Yuta Notsu最近的媒体发布会上解释道:
“日冕物质抛射会对地球和人类社会产生严重影响。理论上,这种大规模的物质抛射也可能发生在我们的太阳上。这一观测可能有助于我们更好地理解数十亿年来类似的事件是如何影响地球甚至火星的。”
许多研究人员参与了这项最新的研究,研究成果展示了年轻的类太阳恒星如何经历频繁的“超级耀斑”,其威力是太阳耀斑的数十到数百倍。
众所周知,太阳会经历几千年才发生一次的超级耀斑。这就提出了一个问题:“超级耀斑”是否也会导致同样巨大的“超级日冕物质抛射”?
虽然之前天文学家已经推测了这两种现象之间可能存在的关系,但一直以来没有发现任何证据。
为了确认这种可能性,研究人员决定将目标对准EK draaconis,它在大小和质量上与太阳相似,但相比之下要年轻得多(1亿岁,而我们的太阳46亿岁)。
为了进行观测,Namekata、Notsu和他们的同事使用NASA的凌日系外行星勘测卫星(TESS)和京都大学的SEIMEI望远镜在2020年冬春两季观测了EK Draconis,这个年轻版的太阳,32个夜晚。
2020年4月5日,研究小组观察到EK Draconis爆发一个超级耀斑,30分钟后发生了一次大规模的超热等离子体喷射。
该小组只能观察到喷发生命周期的第一步——“丝状喷发”阶段——但仍然能够以此估计其质量和速度。
根据他们的研究,该云团的大小是有记录以来来自类太阳恒星的最强日冕物质抛射的10倍多,最高速度约为160万公里每小时(100万英里每小时)。这一事件可能表明太空天气有多危险。
如果这样的喷射在太阳上爆发,它将有可能剥离地球的大气层,我们星球上的生命也许就都不存在了。
虽然这一发现表明太阳可能会有如此剧烈的极端情况,但同时研究人员也表明,对于像太阳这样古老的恒星来说,超级耀斑和超级日冕物质抛射可能很罕见。数十亿年前,当太阳系还在形成时,超级日冕物质抛射可能要常见得多。
换句话说,超级日冕物质抛射可能在地球和火星等行星的演化过程中发挥了作用,但其中包括一个行星如何产生生命,而另一个则没有。
“与地球的大气层相比,现在火星的大气层非常稀薄,”研究者说。“我们认为火星过去的大气层要厚得多。日冕物质抛射可能有助于我们了解这颗行星数十亿年来发生了什么。”
如果我们的后代开始在火星上生活,同样的知识可能会派上用场。保护大气不受日冕物质抛射等太阳活动的影响将使大气随着时间的推移得到补充,使这颗星球变得更温暖、更湿润,总的来说更适宜居住。
(独家编译:科幻世界)
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